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购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 青椒去籽机的设计 学生姓名 赵 万 水 学 号 8011212132 所属学院 机械电气化工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 16 指 导教师 杨丙辉 日 期 2016 16 届毕业设计 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 塔里木大学机械电气化工程学院制 购买设计文档后加 费领取图纸 前 言 随着生活水平的提高，人们对辣椒加工制品的质量要求也正在提高，这就对相应的加工 设备提出了更高的要求。 青椒去籽机是比较新型的加工设备，它的作用主要在于，在尽量保持青椒原有形状和营养成分的前提下，高效率的使青椒肉和青椒籽、 青椒把脱离并且将青椒籽、 青椒把与青椒肉分离，达到去籽和去把的目的。青椒去籽机的研究已经成为青椒 本文提出了一种青椒定向去籽机的设计方案。首先介绍了一种青椒定向去籽机整机的工作原理，通过对一种青椒定向去籽机结构、工作原理的阐述 ， 分析了一种青椒定向去籽机的结构特点，设计理念，设计方法。并就设备结构对其工作的原理和工作特点做了详细的分析。分析中体现出机构的紧凑性、合理性和科学性。其次，对一种青椒定向去籽机的部分重要零部件进行了设计和建模。通过对一种青椒定向去籽机结构及其工作原理的简单介绍，对凸轮机构之间的协调运动关系进行了说明。根据凸轮从动件的运动规律，运用图解法根据辣 椒定向去籽机的运动规律，设计 去籽装置和去肉装置一体的凸轮轮廓曲线。通过做图法得到 目标位移线图，再根据转换原理图和三角函数关系计算出偏角，做出角位移线图，最后根据偏角运用反转法，做出装置凸轮轮廓线。通过对凸轮轮廓线的设计，计算出凸轮之间运动时间和步进电动机时间的合理配合。完成了对一种青椒定向去籽机部分重要零部件的设计。根据凸轮轮廓线设计要求，在 境下，对凸轮机构进行三维模型的建立。通过详细的建模步骤，更加清晰的体现出凸轮轮廓线的设计步骤和凸轮从动件的运动规律。最后，针对一种青椒定向去籽机的结构特点和工作原理，建立其 三维模型并且装配，从理论方面对机构的可行性和科学性做了直接的证明。明确了整机的工作原理和工作运动情况。 关 键 词 ： 青椒去籽机 ； 凸轮；步进电机；间歇运动的配合 购买设计文档后加 费领取图纸 目 录 1 概述 . 1 . 1 研究的现状 . 1 2 本设计的总体设计概述 . 2 . 2 . 3 3 该设计的关键零件的设计 及其部件的选择 . 4 . 4 . 8 . 15 . 18 . 18 . 20 总 结 . 21 致 谢 . 21 参考文献 . 23 购买设计文档后加 费领取图纸 工程概述 本次设计为青椒去籽机的设计，本设计为 整个运动过程由两个电动机来负责提供动力，一个是控制主运动的步进电动机控制，另一个是有经过减速调速后的电动机来控制凸轮机构的间歇运动。本次设计的难点是两个间歇运动的时间间隔配合和凸轮的设计。该设计主要是针对比较规则的灯笼椒进行去籽处理的。首先通过圆筒进料 15 将灯笼椒沿垂直方向放置，不管它是头朝上还是尾朝上，最好是尾朝上。然后青 椒进入底盘飞轮的青椒筒里，经主轴旋转后至下一个工作位置后，间歇停止，同时去籽部分活塞由电动机带动凸轮上下往复间歇运动活塞杆 1将青椒大核带籽一起冲下去后，活塞间歇停止后，主轴继续旋转 90 度至下一个工作位置，此时通过活塞杆 2 推动将去籽后的青椒整个推离工作地盘飞轮的圆筒以方便下一次装入新的青椒。 塔里木大学毕业设计 1 1 概述 （ 1）目的 目前青椒去籽基本由人工完成，人工操作，费工、费时、靠手工将青椒籽去除，少量操作可以，但是用在食堂、饭店以及大型的青椒加工食品厂，大量去籽时劳动环境恶劣，而且容易让操作人员感到不适，疲劳等效率低下。青椒去籽已经严重阻碍了青椒进一步加工产生食品的过程。这个问题需要我们去解决。 （ 2）意义 青椒去籽机是为了进一步解放人工劳动力，不论是从生产力还是生产关系来说，青椒去籽机的设计和制造的意义都非常重大。在一定程度上，青椒去籽机的设计和制造，不仅可以满足后续深加工，更能满足人们日益增长的需要。而对于老板和厂家来说，一台合适的青椒去籽机不仅可以节省开支，高效率的完成青椒去籽的工作。重要的是可以给员工一个好的工作环境，给企业注入强大的企业精神，在劳动力紧张的时候，能节约劳动力去从事其他工 作，在一定程度上提高了生产力。 （ 1）国内研究现状 近些年来，国内各种说过干果去核机增出不穷，我爱发明中的杏儿去核机，红枣去核机和半自动山楂去核机等都在充斥的国内市场。国内青椒去籽主要以手工为主，作业效率低，劳动强度大、成本高、作业过程中对劳动人员影响比较大，少数辣椒加工厂开始使用去籽机。但就目前来看，现在的辣椒去籽机械不能满足企业的要求，去籽后的青椒不完整，分离不充分及机械结构过大等问题亟待解决。目前有山东烟台乐泰食品机械有限公司生产的鲜辣椒去核机，机械结构比较大，可以大批量 高效率生产，但是加工结束后辣椒破损比较严重，而且分离出来的辣椒中辣椒籽还是比较多的。 （ 2）国外研究现状 美国 司 80 年代初向市场推出了自动转矩式桃子去核机，每分钟可加工 80 个桃子，其生产率约为 800kg/h 左右。该机采用 14 个小杯对桃子进行定位和输送；每一个杯子底部有一代凸起的小转轴；小转轴在链条带动下始终旋转着，只要杯内桃子的凹部不在小凸起的上方，桃子外圆就会与凸起接触并被其带动旋转着，直到正确位置为止。由于它保持了去核后果肉的完整性，因塔里木大学毕业设计 2 此比较适合用于果脯、罐头和果干的加工厂使用。由于结构较 复杂、成本较高，而国内果脯，罐头属于微利产品，因此，在我国推广起来存在一些难度。 2本设计的总体设计概述 （ 1）总体方案 该设计主要是针对比较规则的灯笼椒进行去籽处理的。首先通过圆筒进料 15 将灯笼椒沿垂直方向放置，不管它是头朝上还是尾朝上，最好是尾朝上。然后青椒进入底盘飞轮的青椒筒里，经主轴旋转后至下一个工作位置后，间歇停止，同时去籽部分活塞由电动机带动凸轮上下往复间歇运动活塞杆 1将青椒大核带籽一起冲下去后，活塞间歇停止后，主轴继续旋转 90度至下一个工作位置，此时通过活塞杆 2 推动将 去籽后的青椒整个推离工作地盘飞轮的圆筒以方便下一次装入新的青椒。 图 2整个运动过程由两个电动机来负责提供动力，一个是控制主运动的步进电动机控制，另一个是塔里木大学毕业设计 3 有经过减速调速后的电动机来控制凸轮机构的间歇运动。本次设计的难点是两个间歇运动的时间间隔配合和凸轮的设计。也是本次设计的重点。 （ 2） 总体方案的选择与排除 前面我排除了好几种构想，先是根据我爱发明中杏子去核的大滚筒传送循环的方案，进行着手设计和考虑，当设计到传送运动中出现了很多问题，而且导师一再强调是要小型家用的，所以否定了原来的想法。后 面设计成了一排排的去籽的方式，但是这种方式需要人工进行装料盘，效率十分的低下。如图所示，此时我的大脑几乎已经没有思路，这一个没有人研究过的东西真心是太难了，如何实现进料自动化已经成为一个难题。最后经过各种参考和思考终于想到循环运动的是圆盘，经过各种改进设计和导师的指导和完善终于弄成了上面的那种方案。虽然有些老师会说我的设计太简单了，但是我想说看上去是不难，但是这些都是复杂的结构简化出来的结果。 图 2（ 1） 凸轮轮廓的设计 （ 2） 去籽工作部分的配合处理 塔里木大学毕业设计 4 （ 3） 两个间歇运动的配合 3该设计的关键零件的设计及其部件的选择 （ 1）选择电动机类型 按按工作要求和条件，选用卧式减速电动机，单相 速 1680/1400r/速比为20的 0的卧式减速电动机。 表 3动机参数 机号 配用电机（ 转速（ r/ 流量（ h） 全压（ 噪声) 3A 相 1450 3500008 相 1450 3500008 相 1450 3500200 相 1450 3500200 相 1450 4100300 相 1450 4100300 相 1450 49952100 相 1450 5100 12009 相 960 3377235 塔里木大学毕业设计 5 表 3速输出特性表 图 3（ 2）选择电动机的容量 电动机所需工作功率为 (3因为 塔里木大学毕业设计 6 1000 (3因此 1000 (3由电动机至运输带的传动总效率为 = 1 332 4 5 （ 3 式中： 1 ， 2 ， 3 ， 4 ， 5 分别为带传动、轴承、齿轮传动和联轴器的传动效率。 取 1 = 2 = 3 = 4 = 5 = = 以 10001000 1260= (3（ 3）确定电动机转速 电动机工作转速设置： n=D V100060 = 100060 r/ (3按表 1推荐的传动比合理范围，取减速比为 20，输出功率为 故电动机转速可选范 围为： n d= ia n=（ 624） r/符合这一范围的同步转速有： 1680/1400 r/综上计算得出结果：减速电动机应选择单相 速 1680/1400r/速比为 20 的0的卧式减速电动机。 塔里木大学毕业设计 7 （ 1）选择电动机的类型 按按工作要求和条件，选用 2号步进 电动机，为了满足间歇配合要求，电机步距设为 90度，间歇时间为 总过程为 1秒，运动 （ 2） 选择电动机的容量 由于青椒去籽机的主轴仅提供输送作用，功率转矩要求不高，由 10001000 1260= (3故可选用如图所示的步进电动机。 （ 3） 确定电动机的转速 根据要求，设置电动机的转速为步距设为 90度，间歇时间为 总过程为 1秒， 综上计算得出结果：选用 2号步进 电动机，为了满足间歇配合要求，电机步距设为 90度，间歇时间为 总过程为 1秒，运动 塔里木大学毕业设计 8 （ 1） 对心尖顶直动从动件中推程角 o=90 从动件在推程时按等速、等加速、等减速及按正弦加速度、余弦加速度运动，其行程 h=2凸轮机构的许用压力角 =30根据诺模图可确定其最小基圆半径，即 h/塔里木大学毕业设计 9 图 3由此可近似的确定最小基圆半径为 r h/ (3即取 r 20 软件导入数据如图 （ 2）如下图所示，对心尖顶盘形凸轮机构以角速度逆时针方向转动，从动件受载荷 Q 凸轮加给从动件的作用力 F,压力角为，基圆半径为 动件瞬 时速度为 V，位移为 S，接触电 B，凸轮轮廓的法线 不考虑运动副的摩擦将里 F 分解为 其中 服载荷 然越大， 大， 小，从动件运动越费劲当达到临界压力角时，无论用力 不能推动从动件，即发生自锁，凸轮机构被卡死 塔里木大学毕业设计 10 且与凸轮尺寸的关系 过凸轮轴心 O 作直线 直于从动件的运动方向，根据三心定理得：则该直线与法线 交点 此得 dt/ds/由直角三角形 B=V/V/(S+ 又因为 r=rb+s;所以 （ ） -s=S 故凸轮基圆半径 力角 越小，反之， 小， 越大 图 凸轮轮廓曲线绘制 设计对心尖顶直动从动件盘形凸轮机构凸轮轮廓，已知从动件的运动规律如右图所 示，凸轮以角速度按顺时针方向转动，基圆半径 5程 h=4据反转法原理设计出凸轮轮廓曲线且步骤如下： （ 1） 取长度比例尺 出基圆和从动件尖顶离轴心 图左所示，从动件与凸轮轮廓在点 O)杰出的位置， （ 2） 在基圆上自 始，沿的反方向量取推程角 o=90 远休止角 s=30 ，回程角o=60 和近休止角 s=180 ，并将推程运动角和回程运动角各分成若干等分，如图左中各分成四等分得 、 （ 3）过凸轮 轴心 这些射线是反转后从动件在个个位置塔里木大学毕业设计 11 的曲线。 （ 4） 将从动件的位移曲线上的推程角和回程运动角扽得分成作图中对应区间相同的份数，得等分点 1， 2过各等分点分别做垂直于横坐标轴的直线，它们与位移曲线相交于 1、 2则11、 22为凸轮在相应转角位置时，从动件的位移量。 （ 5）在各射线 的延长线上从基圆开始向外分别量取位移量 1、2 于是 各点 （ 6）将 曲线即为所 求的凸轮轮廓 （ 7）根据 6 a 中 o=90与等速运动标尺上 h/直线交 0，于是 0对于直动从动件的推程许用压力角 =30此该凸轮机构的最大压力角 30据实践经验，在推程时，许用压力角 a的值一般是：对直动推杆取 错误 !未找到引用源。 a=错误 !未找到引用源。 0，对摆动推杆取 错误 !未找到引用源。 =错误 !未找到引用源。 5 未找到引用源。 5。我们可以取凸轮 压力角为 错误 !未找到引用源。 5，基圆半径的计算公式为： 22t (3心距 (3许用压力角 30 错误 !未找到引用源。 错误 !未找到引用源。 ， 推程时 30 (3回程时 530 (3代入基圆半径公式可取， 错误 !未找到引用源。 =120常取滚子半径0未找到引用源。 =(错误 !未找到引用源。 ,0误 !未找到引用源。 =错误 !未找到引用源。 = 偏心距 3 塔里木大学毕业设计 12 图 3推程 0 100 提升 120 停止 100 140 提升 0程 140 240提升止 240 360 提升 0 凸轮的轮 廓线可以用作图法设计，软件生成的列表画出，生成出角度与推杆位移的关系，如下表： 第 1阶段 :推程 0 100 0 120 运动规律：等加速（抛物线） 0 0 5 10 15 20 25 15 30 35 40 45 50 60 塔里木大学毕业设计 13 55 60 65 70 75 105 80 85 90 95 100 120 第 2阶段 :停止 100 140 120 120 运动规律：停止 第 3阶段 :回程 140 240 120 0 运动规律：余弦加速度（简谐） 140 120 145 150 155 160 165 170 175 180 185 190 60 195 塔里木大学毕业设计 14 200 205 210 215 220 225 230 235 240 0 第 4阶段 :停止 240 360 0 0 运动规律：停止 图 3综上所述，该凸轮的参数如上述，满足设计要求，生成的模型图如下， 根据上表可以作出凸轮塔里木大学毕业设计 15 的 理论廓线和工作廓线。 图 3轴的结构设计 （ 1） 拟订装配方案 联轴器，轴承，挡油环，轴套，底盘及去籽飞轮以此装入。 （ 2） 根据定位要求确定各段轴的直径和长度 因为其为垂直传动，所以预选深沟球 6307轴承。 查手册， d=50D=110B=270 d n=50 41 0 1 6 1 0 则该轴承采用脂润滑。 取轴承端面到壳体内壁的距离为 10轮端面到壳体内壁的距离为 15 取直径为 60长为 217。 轴用于安装轴承及一部分外伸轴，外伸轴是便于拆卸。由于带轮需要塔里木大学毕业设计 16 轴肩定位，所以轴肩高度 h=60 =，因此轴径取为 72 。轴承端盖的外端面与半连轴器右端面间的距离 l=6070 轴承厚度为 t=（ 1 取t=10此轴长取 23。 轴用于安装轴承和挡油环，则直径为 84轴长为 120 )(st 6 9 6 0221111111 （ 3 求垂直面的支承反力 =(N （ 3 F=(N （ 3 求水平面的支承反力（图 c） 2(N （ 3 绘垂直面的弯矩图（图 b） L= m （ 3 L= m （ 3 绘水平面的弯矩图（图 c） m （ 3 求合成弯矩图（图 e）。 22M = m （ 3 = 22/M = m （ 3 求轴传递的转矩（图 f） T= 1d= m （ 3 求危险截面的当量弯矩 塔里木大学毕业设计 17 校正系数 = 0= T= 3 a , b )图 （ c ）图 （ d ）图 （ f ）图 （ g ）图 （ h ）从图可见， 当量弯矩为 22 = （ 3 塔里木大学毕业设计 18 计算危险截面处轴的直径 轴材料为 45 号钢，调质处理，由表 14 1查得 B =650 由表 14 3查的许用弯曲应力 =55 d 331 （ 3 考虑到键槽对轴的削弱，将 ，故 d=58=60 轴径，合适，安全。 计算转矩： A T，（查表 14 1得， 则 =m 按照计算转矩 联轴器公称转矩的条件。 选 公称转矩： T=100Nm n=60r/ L=11284 D=250 d=50（ 1）键的选择 轴、轴上所需开键槽的轴径分别为： 30 45 2 段长度分别为： 50 1126机械设计手册 选择 参数分别为： 键：键宽 b=8 高 h=7 长 0槽 t=4.0 3.3 塔里木大学毕业设计 19 键槽倒角 r=键：键宽 b=14 高 h=9 长 0 槽 t=3.8 键槽倒角 r=键：键宽 b=18高 h=11 长 0槽 t=7.0 4.4 键槽倒角 r=（ 2）校核键的强度 键：查表 10 10可知，键联结的 许用挤压应力为： P =50 60， 由平键联结的挤压强度条件 4 （ 3 得： 34 4 5 2 . 0 7 1 0 3 0 . 9 93 0 7 4 0 8 （ ） （ 3 因为： P 故键是安全的，合适。 键：查表 10 10 可知， P =50 60 由 34 4 3 3 0 . 6 2 1 0 4 2 . 9 64 5 9 9 0 1 4 （ ） （ 3 因为： P 故键是安全的，合适。 键：查表 10 10 可知， P =100 120 塔里木大学毕业设计 20 由 34 4 3 3 0 . 6 2 1 0 6 0 . 6 06 2 1 1 5 0 1 8 （ ） （ 3 因为： P 故键是安全的，合适。 （ 1） 底部架子选材： 选用 30 30 的方钢， 3 个厚度的（即厚度 3立柱四根选用 420长度，横杠八根长度裁为 240层板选用 10 个厚度的 45#号钢的板子剪裁而成的，活塞支架是有两个孔的厚度205号钢，漏斗进料口是选用设计的薄皮铁片。 （ 2）整体机架的连接方式都是焊接而成 的，如图所示 图 3 21 总 结 本次设计为青椒去籽机的设计，本设计为 整个运动过程由两个电动机来负责提供动力，一个是控制主运动的步进电动机控制，另一个是有经过减速调速后的电动机来控制凸轮机构的间歇运动。本次设计的难点是两个间歇运动的时间间隔配合和凸轮的设计。最终通过努力学习还是完成了设计。 通过对本次毕业设计的构想和完成，让我对三维建模和二维 础知识也得到了巩固。最重要的是我通过自己的想法一步步地完成青椒去籽机的设计，从整体结构设计和零部件的装配校核，我一步步的突破 了自己的知识范围极限。前面几次因为方案的问题一步步的返工，甚至都要重新从新的起点构想开始做，好多基础知识还需要别做设计边学习。最后通过指导老师的指导和自己的不断积累经验，还是完成了设计，期间的过程真是烦恼和惊喜，让我受益匪浅。由于本次设计属于创新设计，基本没有可以参考的设计机构，所以机构设计的过程中难免会有些问题，希望各位老师能给予批评指正，不足之处还请谅解。 22 致 谢 历时将近一个学期的时间终于将这个设计做完，在毕业设计的过程中遇到了无数的困难和障碍，都在同学和老师的帮助下度过了。尤其 要强烈感谢我的毕业设计指导老师 杨丙辉老师，他对我进行了无私的指导和帮助， 不厌其烦 的帮助进行设计的修改和改进，从最初的设计构想就一直不停的找老师反复咨询与讨论，杨老师总会耐心的给我解释原理，杨老师不厌其烦，在这里我真挚的向您表示感谢。另外，在向其 他同学和老师的询问问题的时候，同学们和老师也给我提供了很多方面的支持与帮助。在此向帮助和指导过我的各位老师表示最衷心的感谢！ 感谢我的同学和朋友，在我做设计的过程中给予我了很多思路和帮助，还在图纸改进和说明书撰写的过程中提供热情的帮助。 由于我的学术水平有限，所做的设计难免有不足之处，恳请各位老师和学友批评和指正！ 23 参考文献 1机械制图 M高等教育出版社 2王旭东 ,周岭 M3杨柯桢 M高等教育出版社 4单耀祖 1，高等教育出版社， M. 5高志，李威 M等教育出版社 6机械工程材料 M清华大学出版社 7程靳 ） M等教育出版社， 8张云鹤 ,王旭烽 M9朱克庆 J，河南工业大学， 2009 10曾令宜 ,华顺刚 用教程 M2007 11江洪 础 教程 M机械工业出版社 12邹青 ,呼咏 M机械工业出版社 13 王小爱 , 陈 海 峰 . 全自动红枣去核机传动系统设计 J. 安 徽 农 业 科学 ,2011,20:125502557. 14王小爱 ,陈海峰 . 红枣去核机的设计与研究 J. 陕西科技大学学报 (自然科学版 ),2011,03:8515杨一 ,周靖博 ,张淑娟 . 红枣去核机传动系统中主轴的有限元分析 J. 农机化研究 ,2015,10:1916唐文波 . 一种辣椒定向去核机的设计与研究 D2013. 17朱克庆 ,吕少芳 . 大枣去核机主传动机构的设计 J. 粮食与食品工业 ,2009,05:36
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